Оптоэлектронные приборы

РЭТ-21 КАЛДЫБЕК ФАТИМА

видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях (оптический диапазон спектра), а также

приборы, производящие или использующие такое излучение.
Оптический диапазон - электромагнитные волны с длиной от 1 нм до 1 мм, что соответствует частотам 0.5·1012 - 5·1017 Гц. Видимому диапазону соответствуют длины волн от 3.88 до 0.78 мкм (частота около 1015 Гц).

alnam.ru/book_pe.php?id=12

(оптопары).
Оптрон – прибор, в котором имеется и источник и приемник

излучения, конструктивно объединенные и помещенные в один корпус.
Источники излучения: светодиоды и лазеры
Приемники излучения: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры
Оптроны: светодиод-фотодиод, светодиод-
фототранзистор, светодиод-фототиристор

www.ngpedia.ru/id310708p1.html

влияния приемника излучения на источник (однонаправленность потока информации)
Невосприимчивость оптических каналов

к
электромагнитным полям (высокая помехозащищенность)

www.ngpedia.ru/id310708p1.html

в прямом направлении, носители
заряда - электроны и дырки -
рекомбинируют с

излучением
фотонов (из-за перехода электронов с
одного энергетического уровня на
другой).

К

А

www.ngpedia.ru/id310708p1.html

в инфракрасном диапазоне, который не воспринимается человеческим глазом. Арсенид фосфид

галлия излучает видимый красный свет.

Светодиоды используют
• в уличном, промышленном, бытовом освещении.
• в качестве индикаторов включения на
панели прибора
• в уличных экранах, в бегущих строках.
• в фонарях и светофорах
• в пультах ДУ, подсветке ЖК экранов
• в играх, игрушках, значках, USB-устройствах
• в светодиодных дорожных знаках

явление называют внутренним фотоэффектом ( эффектом фотопроводимости).
Фоторезисторы изготавливают из светочувствительных
материалов

(сульфид кадмия, селенид кадмия)
Используют для
измерения интенсивности света в фотографическом
оборудовании;
в охранных датчиках;
в устройствах автоматического открывания дверей;
в тестирующем оборудовании для измерения интенсивности света.

hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/part-004.htm

резисторе
hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/part-004.htm

в электрический заряд за счёт процессов в
p-n переходе.
Основное физическое явление

– генерация пар
электрон-дырка в области p-n перехода и в
прилегающих к нему областях под действием излучения

www.giricond.ru/production/photoelectric

фотопреобразователя (с внешним источником
электрической энергии)
Фотогенератор преобразует световую энергию в электрическую
(фотоны,

проникая в область p-n перехода, вызывают генерацию
пар электрон-дырка. Под действием электрического поля
перехода дырки движутся к электроду слоя p, электроны к к
электроду слоя n.В результате между электродами возникает
напряжение, которое увеличивается при увеличении Ф) В этом
режиме работают солнечные батареи, КПД – 20%.

www.giricond.ru/production/photoelectric

и через него в обратном
направлении течет малый ток. При увеличении

светового потока этот ток увеличивается.

ВАХ фотодиода

фотопреобразователь

Фотогене-
ратор

Ф – световой поток
Ф1<Ф2
Световой поток измеряется
в люменах, лм

www.giricond.ru/production/photoelectric

анализ




Характеристики
условно изображают
в первом квадранте






www.giricond.ru/production/photoelectric

положение характеристик
определяется не током базы, а уровнем освещенности
(или величиной светового

потока).
Свойства фототиристора подобны свойствам обычного
тиристора, но включение осуществляется не с
помощью импульса тока управления, а с помощью
светового импульса.

www.giricond.ru/production/photoelectric

а фотодиод – в прямом (режим фотогенератора) или в обратном

направлении (фотопреобразователь)

плёнке) и помещённая в неразборный корпус.








В настоящее время ИМС может

содержать
до 1 миллиона элементов в кристалле
(например, последние версии процессоров
Pentium 4 содержат несколько сотен
миллионов транзисторов)

www.giricond.ru/production/photoelectric

мощность и работают с более высокой скоростью
Более надежны (все

компоненты сформированы одновременно,тестирование)
Производство унифицировано, что снижает стоимость

Недостатки:

Не могут работать при больших токах и напряжениях (напряжение – 5-15 В, токи – мА, мощность < 1 Вт)
Не могут быть отремонтированы.

www.giricond.ru/production/photoelectric

кристалле (например, кремния, германия,арсенида галлия).
Плёночная микросхема —все элементы и

межэлементные соединения выполнены в виде плёнок.
Гибридная микросхема —кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов,транзисторов и(или) других электронных компонентов,помещённых в один корпус.

www.giricond.ru/production/photoelectric

закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения

питания).
Цифровые (входные и выходные сигналы могут
иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения. Например, для микросхем при питании +5 В диапазон напряжения 0…0,4 В соответствует логическому нулю, а диапазон
2,4…5 В соответствует логической единице).
Аналогово-цифровые (совмещают формы цифровой и аналоговой обработки сигналов, получают всё большее распространение).

и т.д.
Цифровые МС
Логические элементы;
Триггеры;
Счетчики;
Регистры и т.д.

энергопотребление связано с применением в цифровой
электронике импульсных электрических сигналов. При

получении и
преобразовании таких сигналов активные элементы электронных устройств
(транзисторов) работают в «ключевом» режиме, то есть транзистор либо
«открыт»—что соответствует сигналу высокого уровня (1), либо
«закрыт»—(0), в первом случае на транзисторе нет падения напряжения, во
втором —через него не идёт ток. В обоих случаях энергопотребление близко
к 0, в отличие от аналоговых устройств, в которых большую часть времени
транзисторы находятся в промежуточном (резистивном) состоянии.
Высокая помехоустойчивость цифровых устройств связана с большим
отличием сигналов высокого (например, 2,5-5 В) и низкого (0-0,5 В) уровня.
Ошибка возможна при таких помехах, когда высокий уровень
воспринимается как низкий и наоборот, что мало вероятно.
Большое отличие сигналов высокого и низкого уровня и достаточно широкий
интервал их допустимых изменений делает цифровую технику
нечувствительной к неизбежному разбросу параметров элементов,
избавляет от необходимости подбора и настройки цифровых устройств.

www.giricond.ru/production/photoelectric

сигналами. ЛЭ,соединенные определенным образом, позволяют создавать сложные системы обработки информации
1.

Инверсия (логическое отрицание) - НЕ

Правило: на выходе будет: "1", когда на входе «0» и "0", когда на входе «1»

действует «1»,"0", когда на всех входах действуют «0»
2. Дизъюнкция (логическое

сложение) - ИЛИ

на всех входах действуют «1»,"0", когда хотя бы на одном

входе действует «0»

www.giricond.ru/production/photoelectric

и переменных сигналов.
www.giricond.ru/production/photoelectric

но по размерам и стоимости приближаются к отдельным транзисторам. ОУ

удобно использовать при решении задач преобразования и генерирования маломощных
Сигналов. ОУ обычно рассматривается как «черный ящик»,
который описывается характеристиками и
параметрами, соответствующими токам и напряжениям только внешних выводов

и -15 В). Это называют питанием
от источника с нулевым выводом

или от
расщепленного источника ±15 В.

Инвертирующий вход

Неинвертирующий вход

Выводы для подключения
положит. и отрицат.
напряжения питания

Общий вывод

Обратная связь отрицательна, если
в устройстве с ОС входная величина
уменьшается. В

усилителях обычно
используется обратная отрицательная связь
(ООС). Хотя ООС и уменьшает коэффициент
усиления, но очень благотворно влияет на
многие параметры и характеристики усилителя
(уменьшаются искажения сигнала, в большем
диапазоне частот коэффициент усиления не
зависит от частоты и т.д.)

alnam.ru/book_pe.php?id=12

большим входным и малым выходным сопротивлением.
ОУ – основные элементы электронных
устройств,

в том числе вычислительных
машин.

alnam.ru/book_pe.php?id=12

Идеальный ОУ является физической абстракцией, то есть не может реально

существовать, однако позволяет существенно упростить рассмотрение работы схем на ОУ благодаря использованию простых математических моделей.

Идеальный ОУ обладает следующими характеристиками:

Бесконечно большой коэффициент усиления.
Бесконечно большое входное сопротивление входов V- и V+. Другими словами, ток, протекающий через эти входы, равен нулю.
Нулевое выходное сопротивление выхода ОУ.
Способность выставить на выходе любое значение напряжения.
Бесконечно большая скорость нарастания напряжения на выходе ОУ.
Полоса пропускания: от постоянного тока до бесконечности.

alnam.ru/book_pe.php?id=12

iOC; uВХ – iR = 0 (uД = 0);
uВЫХ +

iОСRОС = 0.
uВЫХ = - (ROC/R)·uВХ
КU = - ROC/R.

При ROC = R масштабируемый усилитель
называют инвертором напряжения.

В дальнейшем применение этих устройств будет расширяться по мере улучшения

их характеристик, надежности, долговечности и температурной стабильности.

http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/index.html?part-004.htm